Capítulo 1: Introducción

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1 Capítulo 1: Introducción TEMA 1: Conceptos generales de los sistemas de producción y fabricación

2 ÍNDICE 1. Introducción 2. Antecedentes históricos 3. Definiciones 4. Sistemas productivos 4.1 Clasificación de los sistemas productivos 4.2 Componentes de un sistema productivo 2

3 INTRODUCCIÓN Presentación general de los procesos Fundición : -porgravedad -inyectada Conformación por deformación : -laminación - forja en frio, caliente -trefilado -embutición -cizallado, Mecanizado : - torneado, fresado, taladrado, - fuerzas de corte - desgaste de las herramientas 3

4 INTRODUCCIÓN Operaciones en frio y caliente - Elaboración de un semi-producto por colada continua a velocidad reducida. - Diminución des las dimensiones transversales por laminado (proceso continuo de alto rendimiento) en caliente (y en frio para los productos finos) - Conformado final: - Conformado de metales (chapas) - Forja en frio y/o caliente - Trefilado - Mecanizado Sala de forja con el Martillo - Pilon (1905) 4

5 INTRODUCCIÓN Procesos primitivos Fecha primera aparición Procesos modernos Forja libre del producto caliente 5000 a J.-C. Matrizado, Forja en frio de los aceros, forja a temperatura «templada» Fundición 5000 a J.-C. Fundicion bajo presión Fundición por gravedad Confeccion de metales en hojas por martillado 5000 a J.-C. Embuticion Cizallado, curvado Estirado de filos Primeros siglos Esirado con pasos succesivos, de piezas con seccion compleja Mecanizado con buril, broca, lima, sierra. Primeros siglos Torneado, fresado, taladrado, roscado Mecanizado por abrasión: rectificado, Gravado con agua XV siglo Mecanizado fisicoquímico: electroerosión, laser, chorro de agua, plasma. Laminación XVI siglo Laminación 5

6 INTRODUCCIÓN Algunas cifras Economía del mecanizado: ±3-4 % del PIB de los paises industrializados Piezas técnicas de material plástico Cizallado, embutición Mecanica industrial Fundicion Tratamiento/recubrimiento de metales Moldeo Forja Mecanizado Metalurgia de polvo Muelles Reparto del volumen de negocio según la actividad (empresas con más de 20empleados) Tienen en cuenta6 actividadesde procesos de conformado de los metales: 1. La forja, matrizado 2. El cizallado, embuticion, 3. La metalurgia de polvo 4. Tratamientoy recubrimientode los metales 5. Mecanizado 6. Mecanicaindustrial(herramientasque permitencorregir, prevenirlos problemas, ) 6

7 ANTECEDENTES HISTÓRICOS Primeras cerámicas: 9000 ac Primeros antecedentes manufactura: ac (textil) Desarrollo de nuevos materiales: Hierro fundido: años. Acero: 600 años. Revolución Industrial (1.750): Mayores volúmenes de producción y utilización de maquinaria. Durante el siglo XX (EE.UU.): Mejora de los procesos productivos y del diseño. Estandarización y normalización (intercambiabilidad). Fabricación en serie de productos complejos (Henry Ford). Automatización de la fabricación Grandes avances a partir de la 2ª mitad del S XX: Fabricación asistida por ordenador. Producción ajustada (just in time). Fabricación flexible (adaptación a la demanda). Desarrollo de nuevos materiales 7

8 DEFINICIONES Producción y fabricación Fabricación: Conjunto de actividades y medios dedicados de forma directa a la transformación de materias primas o semielaboradas en productos o servicios. Producción: Conjunto total de actividades y medios necesarios para el desarrollo de las actividades de fabricación, incluidos los de esta última. 8

9 DEFINICIONES Sistemas productivos Incluyen todos los medios y su organización necesarios para desarrollar las actividades producción: ingeniería de diseño y producción, planificación y control de producción, sistema de fabricación, control de calidad, gestión de almacenes, compras, etc. Sistemas de fabricación Medios y su organización necesarios para el desarrollo de las actividades de fabricación: equipos, herramientas, materiales, personal, útiles, proceso de fabricación, etc. 9

10 SISTEMAS PRODUCTIVOS. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS SISTEMAS PRODUCTIVOS: Conjunto de elementos interactivos cuya finalidad es la obtención de un bien o producto. MATERIAS PRIMAS (Entrada INPUT) PROCESOS (SISTEMA PRODUCTIVO) PRODUCTOS (Salida OUTPUT) ELEMENTOS QUE LO FORMAN Medio ambiente (suministra de materias primas). Resto de sistemas productivos (suministro de materias primas o productos de consumo). Sociedad de consumo (demanda y consume los productos). 10

11 DEFINICIONES SISTEMA PRODUCTIVO COMPLEJO No sólo se obtienen los productos buscados, también se generan residuos. Los residuos pueden reciclarse utilizándose como materias primas del propio sistema o de otros sistemas, o bien ser residuos contaminantes. Un sistema productivo puede intervenir en un determinado proceso, fase u operación de otro sistema productivo (subcontratación). Existen sistemas productivos que suministran recursos al resto de sistemas (sector energético). La sociedad de consumo proporciona mano de obra a los sistemas productivos. 11

12 DEFINICIONES SISTEMAS PRODUCTIVOS. TENDENCIAS ACTUALES Gran cantidad de productos diversos Lotes de producción pequeños Altas productividades Niveles de calidad elevados Formas mecánicas cada vez más complejas Una de las soluciones que mejor se adaptan a estas exigencias es el desarrollo de dispositivos auxiliares que permitan el automatismo de los procesos productivos. 12

13 DEFINICIONES AUTOMATIZACIÓN: Sustitución del operador humano por dispositivos: neumáticos, electrónicos, magnéticos, hidráulicos, etc., que funcionan en parte o totalmente solos. Ventajas de la automatización En ciertas condiciones de producción permite reducir costes y aumentar la productividad. Mejora la eficiencia de las máquinas. Mejora y homogeneiza la calidad de los productos. Elimina riesgos relacionados con errores humanos (daño de piezas por manejo manual). Aumenta el nivel de seguridad del personal. Limitaciones de la automatización Inversión inicial mantenimiento alto. Costes operativos. 13

14 DEFINICIONES Producción ajustada (just-in-time) Producir en el momento adecuado, ni antes (costes financieros, gastos generales, penalizaciones, etc.) ni demasiado tarde (riesgos de pérdida de mercados, etc.). La demanda tira (PULL) de la producción: no fabricar un producto que no se sabe si se venderá. Lotes pequeños. Reducir los tiempos de cambio de referencia (concepto distinto al tiempo de preparación de nueva referencia). Es fundamental una excelente logística para garantizar el abastecimiento de materiales, componentes subcontratados, etc. ( vulnerable a imprevistos). SE PRODUCE LO QUE SE VENDE 14

15 SISTEMAS PRODUCTIVOS 4.1 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS Según la naturaleza de los productos obtenidos. Productos industriales: máquinas-herramienta, motores eléctricos, productos semielaborados, componentes electrónicos, tornillería, etc. Bienes de consumo: alimentos, textiles y calzados, muebles, electrodomésticos, automóviles, etc. Servicios: reparaciones y mantenimiento, proyectos de ingeniería. Según el flujo de materiales. Sistemas continuos (de tipo proceso):los materiales siguen siempre la misma ruta. Sistemas discretos (de tipo taller):orientados a la fabricación de muchos productos distintos. 15

16 SISTEMAS PRODUCTIVOS SISTEMAS PRODUCTIVOS CONTINUOS El producto obtenido es único o con diferencias muy pequeñas. Producción muy elevada. El producto obtenido se contabiliza en peso o volumen (no en unidades). Son muy importantes las variables del sistema: temperatura, presión, humedad. Generalmente están muy automatizados. Son rígidos para el cambio del tipo de producto. La inversión necesaria es muy elevada. Suelen operar a plena capacidad (en continuo), sin parar día y noche. El número de materias primas empleadas suele ser muy bajo. Equipos e instalaciones muy especializados para la fabricación de un producto concreto. 16

17 SISTEMAS PRODUCTIVOS Ejemplo SISTEMA PRODUCTIVO CONTINUO MINERAL HIERRO CARBÓN ALTO HORNO TREN COLADA CONTINUA CORTE PREVIO LAMINACIÓN BOBINAS CHAPA 17

18 SISTEMAS PRODUCTIVOS SISTEMAS PRODUCTIVOS DISCRETO Gran variedad de productos. Normalmente se fabrican en pequeñas cantidades. El producto obtenido se contabiliza por unidades. La automatización de estos sistemas es compleja. Emplean equipos flexibles y versátiles Son sistemas que reaccionan rápidamente al cambio de tipo de producto. Inversiones necesarias no tan elevadas como para los sistemas continuos. Se hacen parecidas al crecer el grado de automatización. Compleja coordinación de las materias primas debido a su gran número y variedad. Uso de equipos válidos para distintas necesidades (máquinas universales y flexibles). 18

19 SISTEMAS PRODUCTIVOS Ejemplo SISTEMA PRODUCTIVO DISCRETO Almacén salida material Administrac. Pintura y acabado Rectificadoras Montaje Taladradoras Verificación Mandrinadoras Prensas Ofic. Técn. Fresas Tornos Métodos enfriamiento Almacén entrada material Sierras Almacén Herramientas 19

20 SISTEMAS PRODUCTIVOS Ejemplo SISTEMA PRODUCTIVO COMBINADO Flujo muy distorsion. (taller) Pocos de cada tipo (a medida) Aeroespacial Maq. industrial Aparatos eléctr. PRODUCTO FABRICACIÓN Un tipo, gran volum. (commodity) P R O C E S O Flujo muy distorsion. (lote) Maquina-hta. Pdtos químico-farmacéutico Electrónica MONTAJE Automóvil Deriv. acero PROCESOS Flujo continuo (proceso) Papel Bebidas Pdtos forestales Azúcar Petroleo Acero 20

21 SISTEMAS PRODUCTIVOS 4.2 COMPONENTES DE UN SISTEMA PRODUCTIVO Proceso de fabricación Conjunto de transformaciones que se realizan sobre una materia prima para obtener un producto final determinado. Distintos procesos tecnológicos empleados en la fabricación. Fase Conjunto de transformaciones tecnológicamente afines que se llevan a cabo sobre el producto en la misma máquina, instalación, equipo o puesto de trabajo Operación Cada una de las distintas tareas elementales que se realizan en una máquina, instalación o puesto de trabajo de un sistema productivo. Generalmente se relaciona con el cambio de herramienta 21

22 SISTEMAS PRODUCTIVOS EJEMPLO DE PROCESO PROCESO DE FABRICACIÓN: Material de partida: Formatos de chapa FASES: Corte en cizalla Punzonado CN (descrito a continuación) Plegado Soldadura 22

23 SISTEMAS PRODUCTIVOS EJEMPLO DE PROCESO (cont.) FASE DE PUNZONADO SUBFASE 1 Operación corte del contorno corte del contorno achaflanado esquinas vaciados φ 30mm vaciados 25mm taladrado φ6mm Herramienta punzón 45x5 punzón 5x45 punzón 20x20 punzón φ30mm punzón 5mm punzón φ6mm SUBFASE 2 taladrado φ 6mm En esta fase hay cambio de agarre de la pieza punzón φ 6mm 23